共射极单管放大器
一、实验目的
1、 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 2、 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、实验仪器
示波器，函数信号发生器，万用表，自制共射极单管放大器电路板
三、实验原理
（上两图是一样的只是让你们看明白下面公式，画第一副）
电阻分压式共射极单管放大器电路如图所示。它的偏置电路采用（R W +R1）和R 2 (RB1 ) 组成的分压电路，发射极接有电阻R 4（R E ），稳定放大器的静态工作点。在放大器的输入端
加入输入微小的正弦信号U i ，经过放大在输出端即有与U i 相位相反，幅值被放大了的输出信号U o ，从而实现了电压放大。
在图3.2.1电路中，当流过偏置电阻R 1和R 2的电流远大于晶体管T 的基极电流I B 时（一般5~10倍），则它的静态工作点可用下式进行估算（其中U CC 为电源电压）：
R 2
U BQ ≈U CC
R W +R 1+R 2
I EQ =
U B -U BE
≈ I C R 4
U CEQ =U CC -I C (R 3+R 4)
电压放大倍数 A u =-β
R 3||R L
r be
输入电阻 R i =(R W +R 1) ||R 2||r be 输出电阻 R o ≈ R 3
1、放大器静态工作点的测量与调试 （1）静态工作点的测量
测量放大器的静态工作点，应在输入信号U i = 0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的万用表，分别测量晶体管的集电极电流I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免测量集电极电流时断开集电极，所以采用测量
U
电压，然后计算出I C 的方法。例如，只要测出U E ，即可用I C ≈I E =E 计算出I C （也
R E 可根据I C =U CC -U C ，由U C 确定I C ），同时也能计算出U BE = UB -U E ， U CE = UC -U E 。
R C （2）静态工作点的调试
放大器静态工作点的调试是指对三极管集电极电流I C （或U CE ）的调整与测试。
静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大的影响。如工作点偏高（如图3.2.2中的Q 1点），放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时U o 的负半周将被削底。如工作点偏低（如图3.2.2中的Q 2点），则易产生截止失真，即U o 的正半周被削顶（一般截止失真不如饱和失真明显）。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的U i ，检查输出电压U o 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。
改变电路的参数U CC 、R C 、R B （R W ，R 2）会引起静态工作点的变化。通常采用调节偏电阻R W 的方法来改变静态工作点，如减小R W ，可提高静态工作点等。
注意：静态工作点的“偏高”或“偏低”是相对信号的幅度而言。如果信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不会出图3.2.2 静态工作点对U o 波形失真的影响
现失真。所以说，波形失真是信号幅度与
静态工作点设置不匹配而导致的。如须满足较大的输入信号，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
2、放大器动态指标测试
放大器动态指标测试包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压（动态范围）和通频带等。
（1）电压放大倍数A u 的测量
调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压u i ，在输出电压u o 不失真的情况下，用交流毫伏表测出u i 和u o 的有效值U i 和U o ，则
U
A u =o （3-2-7）
U i （2）输入电阻R i 的测量
为了测量放大器的输入电阻，在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R S ，如图3.2.3所示。在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出U S 和U i ，则根据输入电阻的定义可得：
U U U i
R i =i =i =R （3-2-8）
U R U S -U i S I i
R S 测量时应注意:
① 测量R S 两端电压U R 时必须分别测出U S 和U i ，然后按U R =U S -U i 求出U R 值。 ② 电阻R S 的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常R S 与R i 为同一数量级为宜，本实验可取R S =1 kΩ。
图
3.2.3
输入电阻测量电路 图3.2.4 输出电阻测量电路
（3）输出电阻R o 的测量
输出电阻R o 的测量电路如图3.2.4所示，同样应取R L 的值接近R o 为宜。在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载R L 的输出电压U ∞和接入负载后输出电压U L ，根据：
U L =即可求出R o ：
R L
U ∞ （3-2-9）
R o +R L
R o =(
U ∞
-1) R L （3-2-10） U L
在测试中应注意的是，必须保持R L 接入前后的输入信号大小不变。
（4）最大不失真输出电压U omp-p 的测量（最大动态范围） 为了得到最大动态范围，首先应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节R W （改变静态工作点），用示波器观察U o ，当输出波形在正、负峰附近同时开始出现削底和削顶现象（如图3.2.5）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后再反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无
明显失真时，从示波器上可直接读出最大动态范围U omp-p ，或用交流毫伏表测出U （有效值），o
图3.2.5 波形同时出现削底和削顶现象的失真
则最大动态范围U omp-p =22U o 。
（5）放大器频率特性的测量
放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数A u 与输入信号频率f 之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图3.2.6所示。A um 为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/倍，即0.707A um 所对应的频率分别称为下限频率f L 和上限频率f H ，则通频带
BW = f H -f L （3-2-11）
图3.2.6 放大器的幅频特性曲线
测量放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数A u 。可以采用前面测A u 的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数即可。测量时要注意取点要恰当，在低频段与高频段要多测几个点，在中频可以少测几个点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不能失真。
实验中通常只要求测量出通频带。利用示波器可以进行BW 的简易测量，方法是在
示波器上测量出输入中频段信号时的输出信号幅度后，在保持输入信号幅度不变的情况下，减小或增大输入信号的频率，再通过在示波器上观测输出信号幅度，找到输出信号幅度降低至中频段输出的1/倍时的输入信号频率即为f L 或f H 。
四、实验内容
1、直流测点：I C=I E =2mA，测R E 上的电压 I=U/R U E =3V; 2、测放大倍数：
U O =4.6V,U i =330mV
4测阻抗：
输入电阻Ri 的测量
按图1.2接入电路。取R=5.1K ，用万用表分别测出Us' 和Ui ，则
此外，
还可以用一个可变电阻箱来代替R, 调节电阻箱的值，是Vi=1/2Vs’,则此 时电阻箱所示阻值即为Ri 的阻值。这种测试方法通常称为“ 半压法”。 实验数据：U ’S =US =30mV U i =Ui =0.024V 所以 R i =5.6kΩ 5. 输出电阻Ro 的测量
按图1.2接入电路。取RL=5.1k ，用万用表分别测出C 断开 时的开路电压 Uo 及RL=5.1k 时的输出电压UoL, 则
实验数据：
U O =0.597V U OL =0.377V 所以计算得 R O =2.83 kΩ
五、实验总结
共射极单管放大器
一、实验目的
1、 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 2、 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、实验仪器
示波器，函数信号发生器，万用表，自制共射极单管放大器电路板
三、实验原理
（上两图是一样的只是让你们看明白下面公式，画第一副）
电阻分压式共射极单管放大器电路如图所示。它的偏置电路采用（R W +R1）和R 2 (RB1 ) 组成的分压电路，发射极接有电阻R 4（R E ），稳定放大器的静态工作点。在放大器的输入端
加入输入微小的正弦信号U i ，经过放大在输出端即有与U i 相位相反，幅值被放大了的输出信号U o ，从而实现了电压放大。
在图3.2.1电路中，当流过偏置电阻R 1和R 2的电流远大于晶体管T 的基极电流I B 时（一般5~10倍），则它的静态工作点可用下式进行估算（其中U CC 为电源电压）：
R 2
U BQ ≈U CC
R W +R 1+R 2
I EQ =
U B -U BE
≈ I C R 4
U CEQ =U CC -I C (R 3+R 4)
电压放大倍数 A u =-β
R 3||R L
r be
输入电阻 R i =(R W +R 1) ||R 2||r be 输出电阻 R o ≈ R 3
1、放大器静态工作点的测量与调试 （1）静态工作点的测量
测量放大器的静态工作点，应在输入信号U i = 0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的万用表，分别测量晶体管的集电极电流I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免测量集电极电流时断开集电极，所以采用测量
U
电压，然后计算出I C 的方法。例如，只要测出U E ，即可用I C ≈I E =E 计算出I C （也
R E 可根据I C =U CC -U C ，由U C 确定I C ），同时也能计算出U BE = UB -U E ， U CE = UC -U E 。
R C （2）静态工作点的调试
放大器静态工作点的调试是指对三极管集电极电流I C （或U CE ）的调整与测试。
静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大的影响。如工作点偏高（如图3.2.2中的Q 1点），放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时U o 的负半周将被削底。如工作点偏低（如图3.2.2中的Q 2点），则易产生截止失真，即U o 的正半周被削顶（一般截止失真不如饱和失真明显）。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的U i ，检查输出电压U o 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。
改变电路的参数U CC 、R C 、R B （R W ，R 2）会引起静态工作点的变化。通常采用调节偏电阻R W 的方法来改变静态工作点，如减小R W ，可提高静态工作点等。
注意：静态工作点的“偏高”或“偏低”是相对信号的幅度而言。如果信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不会出图3.2.2 静态工作点对U o 波形失真的影响
现失真。所以说，波形失真是信号幅度与
静态工作点设置不匹配而导致的。如须满足较大的输入信号，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
2、放大器动态指标测试
放大器动态指标测试包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压（动态范围）和通频带等。
（1）电压放大倍数A u 的测量
调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压u i ，在输出电压u o 不失真的情况下，用交流毫伏表测出u i 和u o 的有效值U i 和U o ，则
U
A u =o （3-2-7）
U i （2）输入电阻R i 的测量
为了测量放大器的输入电阻，在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R S ，如图3.2.3所示。在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出U S 和U i ，则根据输入电阻的定义可得：
U U U i
R i =i =i =R （3-2-8）
U R U S -U i S I i
R S 测量时应注意:
① 测量R S 两端电压U R 时必须分别测出U S 和U i ，然后按U R =U S -U i 求出U R 值。 ② 电阻R S 的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常R S 与R i 为同一数量级为宜，本实验可取R S =1 kΩ。
图
3.2.3
输入电阻测量电路 图3.2.4 输出电阻测量电路
（3）输出电阻R o 的测量
输出电阻R o 的测量电路如图3.2.4所示，同样应取R L 的值接近R o 为宜。在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载R L 的输出电压U ∞和接入负载后输出电压U L ，根据：
U L =即可求出R o ：
R L
U ∞ （3-2-9）
R o +R L
R o =(
U ∞
-1) R L （3-2-10） U L
在测试中应注意的是，必须保持R L 接入前后的输入信号大小不变。
（4）最大不失真输出电压U omp-p 的测量（最大动态范围） 为了得到最大动态范围，首先应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节R W （改变静态工作点），用示波器观察U o ，当输出波形在正、负峰附近同时开始出现削底和削顶现象（如图3.2.5）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后再反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无
明显失真时，从示波器上可直接读出最大动态范围U omp-p ，或用交流毫伏表测出U （有效值），o
图3.2.5 波形同时出现削底和削顶现象的失真
则最大动态范围U omp-p =22U o 。
（5）放大器频率特性的测量
放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数A u 与输入信号频率f 之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图3.2.6所示。A um 为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/倍，即0.707A um 所对应的频率分别称为下限频率f L 和上限频率f H ，则通频带
BW = f H -f L （3-2-11）
图3.2.6 放大器的幅频特性曲线
测量放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数A u 。可以采用前面测A u 的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数即可。测量时要注意取点要恰当，在低频段与高频段要多测几个点，在中频可以少测几个点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不能失真。
实验中通常只要求测量出通频带。利用示波器可以进行BW 的简易测量，方法是在
示波器上测量出输入中频段信号时的输出信号幅度后，在保持输入信号幅度不变的情况下，减小或增大输入信号的频率，再通过在示波器上观测输出信号幅度，找到输出信号幅度降低至中频段输出的1/倍时的输入信号频率即为f L 或f H 。
四、实验内容
1、直流测点：I C=I E =2mA，测R E 上的电压 I=U/R U E =3V; 2、测放大倍数：
U O =4.6V,U i =330mV
4测阻抗：
输入电阻Ri 的测量
按图1.2接入电路。取R=5.1K ，用万用表分别测出Us' 和Ui ，则
此外，
还可以用一个可变电阻箱来代替R, 调节电阻箱的值，是Vi=1/2Vs’,则此 时电阻箱所示阻值即为Ri 的阻值。这种测试方法通常称为“ 半压法”。 实验数据：U ’S =US =30mV U i =Ui =0.024V 所以 R i =5.6kΩ 5. 输出电阻Ro 的测量
按图1.2接入电路。取RL=5.1k ，用万用表分别测出C 断开 时的开路电压 Uo 及RL=5.1k 时的输出电压UoL, 则
实验数据：
U O =0.597V U OL =0.377V 所以计算得 R O =2.83 kΩ
五、实验总结